JP2018178453A - Tunnel support structure and steel support - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、トンネル支保構造、及び鋼製支保工に関する。 The present invention relates to a tunnel support structure and a steel support.
トンネルを構築する工法として、NATM工法(New Austrian Tunneling Method)が知
られている。NATM工法は、地山が有する支保能力、強度を有効に利用してトンネルの安定を保つという考え方のもとに、吹付けコンクリート、ロックボルト、鋼製支保工を適宜に用いて、地山と一体化したトンネル構造物を建設する工法である。
The New Austrian Tunneling Method is known as a method of constructing a tunnel. The NATM method appropriately uses the shotcrete, rock bolt, and steel support under the concept of maintaining the stability of the tunnel by effectively using the support capacity and strength possessed by the ground, using the ground support and the steel support as appropriate. It is a construction method to construct an integrated tunnel structure.
NATM工法においてトンネルを構築する際に、アーチ状の鋼製支保工を設置する場合、通常、以下に説明する手順により行われている。まず、切羽の近傍に吹付け機をセットして、切羽にコンクリートを一次吹き付けし、これが完了すると、吹付け機を退出させる。次いで、切羽近傍に支保工を建て込むエレクタを備えた作業車を配置し、エレクタによりアーチ状の鋼製支保工を切羽近傍のトンネル坑壁に建て込み、これが完了すると作業車を退出させる。次に、切羽に吹付け機を再び配置し、建て込まれたトンネル支保工を埋め込むようにして、コンクリートの二次吹付けを行い、吹付け機を退出させる。 When constructing a tunnel in the NATM method, the installation of an arch-shaped steel support is usually performed according to the procedure described below. First, a sprayer is set near the face, and the face is sprayed primarily with concrete, and when this is complete, the sprayer is withdrawn. Next, a working vehicle provided with an elector for erecting a support near the face is arranged, and an arched steel support is erected by the erector on the tunnel pit wall near the face, and when this is completed, the working vehicle is withdrawn. Next, the sprayer is re-placed on the face, and the built-in tunnel support is embedded, and a secondary spray of concrete is performed to withdraw the sprayer.
鋼製支保工は一般に剛性が大きいことから、トンネル坑壁(地山)の崩落や変形抑止効果が高く、建て込み直後から切羽掘削直後のトンネルの安定性を確保するのに有効である。また、近年においては、吹付けから短時間で強度と剛性を発揮する吹付けコンクリートが実用化されている。 Since the steel support is generally high in rigidity, it is highly effective in preventing collapse and deformation of the tunnel pit wall (ground), and is effective in securing the stability of the tunnel immediately after face digging immediately after erection. Moreover, in recent years, the shotcrete which exhibits strength and rigidity in a short time from spraying has been put to practical use.
しかしながら、鋼製支保工と吹付けコンクリートとの一体化が不十分であると、十分に支保効果を発揮することが難しくなると考えられる。 However, if the steel support and the shotcrete are not sufficiently integrated, it is thought that it will be difficult to achieve a sufficient support effect.
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、吹付けコンクリートとの一体化を従来に比べて図ることができるトンネル支保構造に関する技術を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a technology related to a tunnel support structure which can achieve integration with shotcrete as compared with the prior art. is there.
上記課題の解決するために、本発明は、H形断面を有する鋼製支保工のウェブに、吹付けコンクリートとの定着用のアンカー部材を凸設するようにした。 In order to solve the above problems, according to the present invention, an anchor member for fixing with shot concrete is provided in a convex manner on a steel support web having an H-shaped cross section.
より詳しくは、本発明に係るトンネル支保構造は、トンネルの軸方向に配列され、トンネル坑壁面に沿って設置されると共にH型断面を有するアーチ状の鋼製支保工と、前記トンネル坑壁面上において、前記トンネルの軸方向に隣接する前記鋼製支保工同士の間に形成される吹付けコンクリート層と、前記鋼製支保工のウェブに凸設され、前記吹付けコンクリート層を形成する吹付けコンクリートと定着されるアンカー部材と、を備え、前記アンカー部材は、前記吹付けコンクリート層に埋没されていることを特徴とする。このようにすることで、アンカー部材を介して、吹付けコンクリート層を形成する吹付けコンクリートと鋼製支保工との定着を十分に確保することができ、吹付けコンクリート層及び鋼製
支保工の一体化を十分に図ることができる。その結果、優れた支保効果を発揮することができる。
More specifically, the tunnel support structure according to the present invention is arranged in the axial direction of the tunnel and is installed along the tunnel wall surface and has an arch-shaped steel support having an H-shaped cross section, and the tunnel wall surface. And a sprayed concrete layer formed between the steel supports adjacent to each other in the axial direction of the tunnel and a web of the steel support which is projected to form the sprayed concrete layer. And an anchor member fixed to the concrete, wherein the anchor member is buried in the shot concrete layer. In this way, fixing of the shotcrete forming the shotcrete layer and the steel support can be sufficiently secured via the anchor member, and the shotcrete layer and the steel support Integration can be achieved sufficiently. As a result, excellent support effects can be exhibited.
ここで、前記アンカー部材は前記ウェブプレートの両面に凸設されていても良い。これによれば、吹付けコンクリート層を形成する吹付けコンクリートと鋼製支保工との定着をより一層確保することができる。 Here, the anchor member may be convexly provided on both sides of the web plate. According to this, it is possible to further secure fixation of the shotcrete forming the shotcrete layer and the steel support.
また、前記アンカー部材は、前記鋼製支保工の脚部に設けられていても良い。このように、鋼製支保工の脚部について重点的に吹付けコンクリートとの定着を確保することで、鋼製支保工と吹付けコンクリートとの一体性を向上させつつ、ウェブの全領域に亘ってアンカー部材を設置する場合に比べて製造コストを低減することができる。 The anchor member may be provided on a leg portion of the steel support. As described above, by securing the fixation with the shotcrete in a focused manner for the leg portion of the steel support, the integrity of the steel support and the shotcrete is improved, and the entire area of the web is covered. Thus, the manufacturing cost can be reduced as compared with the case of installing the anchor member.
また、本発明は鋼製支保工として特定することができる。すなわち、本発明はトンネルの軸方向に配列され、トンネル坑壁面に沿って設置されると共にH形断面を有する鋼製支保工であって、前記鋼製支保工のウェブに、吹付けコンクリートと定着されるアンカー部材が凸設されていることを特徴とする。 Also, the present invention can be specified as a steel support. That is, the present invention is a steel support arranged in the axial direction of the tunnel and installed along the tunnel pit wall and having an H-shaped cross section, wherein the web of the steel support has the shotcrete and the fixing. The present invention is characterized in that the anchor member to be mounted is provided in a projecting manner.
本発明によれば、吹付けコンクリートとの一体化を従来に比べて図ることができるトンネル支保構造に関する技術を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the technique regarding the tunnel support structure which can aim at unification with blowing concrete compared with the past can be provided.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<実施形態1>
図1は、実施形態1に係るトンネル支保工10の側面図である。トンネル支保工10は、トンネル掘削に伴い露出する地山の崩落防止のために、掘削直後の坑壁に沿って建て込まれるアーチ状の鋼製支保工であり、トンネル軸方向に沿って一定間隔毎に設置される。本実施形態におけるトンネル支保工10は、H形断面を有するH形鋼によって形成されている。より詳しくは、トンネル支保工10は、一対の円弧状の鋼製支保工10L,10Rの天端部(上端部)同士を一体に連結することでアーチ状に形成されている。以下、鋼製支保工10Lを「左側鋼製支保工」と呼び、鋼製支保工10Rを「右側鋼製支保工」と呼ぶ。
First Embodiment
FIG. 1 is a side view of the
左側鋼製支保工10Lは、第1本体部111、第1天端継手板121、第1底板131を有する。第1本体部111は、ウェブ111a、当該ウェブ111aに直交する一対の地山側フランジ111b及び内空側フランジ111cから構成されるH形鋼である。また、第1本体部111における一端には第1天端継手板121が溶接され、他端には第1底板131が溶接されている。第1天端継手板121及び第1底板131は四角形の鋼製平板であり、第1本体部111のH形断面に対して直交方向に延在している。右側鋼製支保工10Rについても同様に、第2本体部112、第2天端継手板122、第2底板132を有する。第2本体部112は、ウェブ112a、当該ウェブ112aに直交する一対の
地山側フランジ112b及び内空側フランジ112cから構成されるH形鋼である。また、第2本体部112における一端には第2天端継手板122が溶接され、他端には第2底板132が溶接されている。第2天端継手板122、第2底板132は四角形の鋼製平板であり、第2本体部112のH形断面に対して直交方向に延在している。第1天端継手板121及び第2天端継手板122には、ボルトを挿通するボルト穴が設けられており、当該ボルト穴に挿通させたセンターボルト14にナット15を螺合させることで、第1天端継手板121及び第2天端継手板122が締結される。
The
図1に示す符号2は、アンカーボルトである。定着アンカー2は、左側鋼製支保工10L及び右側鋼製支保工10Rに設けられている。より詳しくは、左側鋼製支保工10Lにおける第1本体部111のウェブ111aと、右側鋼製支保工10Rにおける第2本体部112のウェブ112aには、図2に示すようにアンカー部材としての定着アンカー2が凸設されている。図2は、第1本体部111及び第2本体部112に設けられる定着アンカー2を説明する図である。定着アンカー2は、ウェブ111a,112aから垂直に立設する軸部と、軸部の先端に設けられると共に軸部よりも拡径された頭部からなる。但し、定着アンカー2の形状は適宜変更することができる。本実施形態において、第1本体部111は、ウェブ111aの両面に定着アンカー2が凸設されている。また、第2本体部112は、ウェブ112aの両面に定着アンカー2が凸設されている。
The code |
図3は、実施形態1におけるトンネル支保工10を適用したトンネル支保構造1を説明する図である。図3における符号3は、一次吹付けコンクリート層である。また、符号4は金網である。また、符号6は、二次吹付けコンクリート層である。なお、図3には、トンネル支保工10の右側鋼製支保工10Rが図示されている。
FIG. 3 is a view for explaining a tunnel support structure 1 to which the tunnel support 10 in the first embodiment is applied. The code | symbol 3 in FIG. 3 is a primary shotcrete layer. Moreover, the code |
本実施形態のトンネル構築方法において、切羽8の掘削によってトンネルTの側面に地山7が露出した後、この地山7に対して一次コンクリートの吹付け施工が行われることで、一次吹付けコンクリート層3が形成される。その後、トンネル坑壁面に沿って一次吹付けコンクリート層3の内空側に上述したアーチ状のトンネル支保工10が建て込まれる。トンネル支保工10は、トンネルTの坑口側に位置する既設のトンネル支保工10に対して、切羽8側に隣接し、トンネルTの軸方向に所定の間隔(例えば、1.0m〜1.5m程度)で配列される。
In the tunnel construction method of the present embodiment, after the underground 7 is exposed to the side of the tunnel T by excavating the
なお、左側鋼製支保工10L及び右側鋼製支保工10Rの建て込み作業は、例えば、図4に示すようなエレクタ装置100を用いて行うことができる。図4は、エレクタ装置100を搭載する作業車200の上面図である。エレクタ装置100は、同一構成の一対のブーム17L,17Rを備えている。一対のブーム17L,17Rは、これらに付設される駆動機構の作動によって伸縮動作、傾動動作、揺動動作、回動動作が自在である。また、各ブーム17L,17Rの先端には、同一構成の一対のハンド18L,18Rが連結されている。一対のハンド18L,18Rは、これらに付設される駆動機構の作動によって回転動作および揺動動作が自在であり、左側鋼製支保工10L及び右側鋼製支保工10Rをそれぞれ着脱自在に挟圧把持(保持)することができる。エレクタ装置100は、一対のハンド18L,18Rに左側鋼製支保工10L及び右側鋼製支保工10Rを把持し、各ハンド18L,18Rを駆動することで左側鋼製支保工10L及び右側鋼製支保工10Rを所定の建て込み位置に建て込むことができる。左側鋼製支保工10L及び右側鋼製支保工10Rの建て込みは、掘削した上半盤上に平板状の木製皿板を置いて地盤の耐力を補うと共に、据付け高さの調整を行う。そして、上記皿板上に左側鋼製支保工10L(右側鋼製支保工10R)の第1底板131(第2底板132)を載置し、左側鋼製支保工10L(右側鋼製支保工10R)が垂直になるように建て込む。
The erecting work of the
次に、例えばレーザ測量機(図示せず)から照射される光線がターゲットと一致するよ
うに皿板と第1底板131(第2底板132)の間にクサビを挿入、あるいは、皿板の下部を掘り下げる等して高さを調整することで、左側鋼製支保工10L及び右側鋼製支保工10Rが地盤上に据付けられる。次に、センターボルト14及びナット15(図1を参照)によって第1天端継手板121及び第2天端継手板122を締結する。
Next, for example, a wedge is inserted between the plate and the first bottom plate 131 (second bottom plate 132) so that a light beam emitted from a laser surveying instrument (not shown) matches the target, or the lower portion of the plate The
次に、新設のトンネル支保工10と、既設のトンネル支保工10との間の新設区間(図3を参照)における一次吹付けコンクリート層3の表面に沿って必要に応じて金網4を配置した後、二次吹付けコンクリートを吹付け施工することで二次吹付けコンクリート層6を形成する。なお、二次吹付けコンクリートは、トンネル支保工10における一対のフランジのうち、地山7と反対側に位置する内空側フランジ112c(111c)に概ね達する厚さまで吹付けられる。また、金網4は、二次吹付けコンクリートを補強するために配置され、地山条件が良好な場合には省略する場合もある。また、二次吹付けコンクリートに、例えば鋼繊維補強吹付けコンクリート(SFRC)等を用いる場合には、金網4の設置を省略する場合がある。
Next, the
ここで、本実施形態におけるトンネル支保工10は、図1及び図2に示したように、左側鋼製支保工10Lにおける第1本体部111のウェブ111aと、右側鋼製支保工10Rにおける第2本体部112のウェブ112aに定着アンカー2が設置されている。従って、二次吹付けコンクリート層6を形成する工程においては、新設のトンネル支保工10のウェブ111a,112aに凸設された定着アンカー2と、既設のトンネル支保工10のウェブ111a,112aに凸設された定着アンカー2を覆うようにして二次吹付けコンクリートが吹付けられることにより、定着アンカー2が二次吹付けコンクリート層6に埋没される。これにより、二次吹付けコンクリート層6に埋没した定着アンカー2を介して、二次吹付けコンクリートとトンネル支保工10との一体化を従来に比べて十分に図ることができる。つまり、トンネル支保工10と二次吹付けコンクリート層6との定着を十分に確保することができ、安定した支保構造1を構築することができる。
Here, as shown in FIGS. 1 and 2, the
更に、本実施形態におけるトンネル支保工10(左側鋼製支保工10L、右側鋼製支保工10R)においては、ウェブ111a,112aの両面に定着アンカー2を凸設する構造を採用している。そのため、二次吹付けコンクリートを吹付ける対象となる新設区間(図3を参照)の両端に位置する既設のトンネル支保工10と新設のトンネル支保工10の双方に対して、二次吹付けコンクリートとの定着を増大させることができる。
Furthermore, in the tunnel support 10 (left
また、本実施形態においては、以下の手順に従ってトンネル坑壁面に二次吹付けコンクリート層6を形成しても良い。すなわち、エレクタ装置100を用いて左側鋼製支保工10L及び右側鋼製支保工10Rを建て込み、センターボルト14及びナット15によって第1天端継手板121及び第2天端継手板122を締結した後、エレクタ装置100における各ハンド18L,18Rで新設のトンネル支保工10(左側鋼製支保工10L及び右側鋼製支保工10R)を把持した状態で、新設のトンネル支保工10(左側鋼製支保工10L及び右側鋼製支保工10R)の脚部及びその周囲に二次吹付けコンクリートを吹付ける。そして、新設のトンネル支保工10の脚部に吹付けた二次吹付けコンクリートが所定の強度を発現した後、エレクタ装置100における各ハンド18L,18Rによる新設のトンネル支保工10の把持を解除し、新設区間における残りの部分に二次吹付けコンクリートを吹付けることで新設区間全体に二次吹付けコンクリート層6を形成する。本実施形態におけるトンネル支保工10においては、上記のようにウェブ111a,112aに定着アンカー2が凸設されているため、二次吹付けコンクリートとの定着性に優れている。よって、新設のトンネル支保工10の脚部に二次吹付けコンクリートを吹付けた後、短時間で新設のトンネル支保工10を把持するエレクタ装置100におけるハンド18L,18Rを外したとしても、新設のトンネル支保工10が傾いたり、倒れたりすることなく、新設区間における残りの部分への二次吹付けコンクリートの吹付け作業を行うことができ
る。
Further, in the present embodiment, the secondary shot
また、本実施形態におけるトンネル支保工10(左側鋼製支保工10L、右側鋼製支保工10R)においては、図1に示すようにウェブ111a,112aの延伸方向に沿った略全領域(区間)に亘って、複数の定着アンカー2を設置するようにしているが、一部の領域のみに定着アンカー2を設置しても良い。ここで、定着アンカー2は、トンネル支保工10(左側鋼製支保工10L、右側鋼製支保工10R)の少なくとも脚部に設けられていても良い。一例として、図5に示す変形例のようにトンネル支保工10(左側鋼製支保工10L、右側鋼製支保工10R)の脚部のみに、定着アンカー2をウェブ111a,112aから凸設させる態様が挙げられる。トンネル支保工10の脚部について重点的に二次吹付けコンクリート(二次吹付けコンクリート層6)との定着を確保することで、トンネル支保工10と二次吹付けコンクリートとの一体性を向上させつつ、ウェブ111a,112aの延伸方向に沿った全領域に亘って定着アンカー2を設置する場合に比べて製造コストを低減することができる。また、本実施形態では、ウェブ111a,112aの延伸方向に沿って、定着アンカー2を2列に配列する例を説明したが、定着アンカー2の配列パターンは特に限定されない。
Further, in the tunnel support 10 (left
また、本実施形態において、定着アンカー2は種々の形状を採用することができる。図6は、実施形態1の変形例に係る定着アンカー2を示す図である。図6(a)は、第1本体部111(第2本体部112)のウェブ111a(ウェブ112a)からストレート棒状の定着アンカー2を凸設した例を示している。また、図6(b)は、第1本体部111(第2本体部112)のウェブ111a(ウェブ112a)から先端にフックが設けられたフック付き棒状の定着アンカー2を凸設した例を示している。
Further, in the present embodiment, the fixing
以上、本発明の実施形態及び変形例を説明したが、本発明に係る鋼製支保工及びトンネル支保構造はこれらに限られず、可能な限りこれらを組み合わせることができる。 As mentioned above, although embodiment and modification of this invention were described, the steel support construction and tunnel support structure which concern on this invention are not restricted to these, It is possible to combine these as much as possible.
1・・・トンネル支保構造
2・・・定着アンカー
3・・・一次吹付けコンクリート層
4・・・金網
6・・・二次吹付けコンクリート層
7・・・地山
8・・・切羽
10・・・トンネル支保工
10L・・・左側鋼製支保工
10R・・・右側鋼製支保工
111・・・第1本体部
112・・・第2本体部
121・・・第1天端継手板
122・・・第2天端継手板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (6)
前記トンネル坑壁面上において、前記トンネルの軸方向に隣接する前記鋼製支保工同士の間に形成される吹付けコンクリート層と、
前記鋼製支保工のウェブに凸設され、前記吹付けコンクリート層を形成する吹付けコンクリートと定着されるアンカー部材と、
を備え、
前記アンカー部材は、前記吹付けコンクリート層に埋没されている、
トンネル支保構造。 Arched steel supports, arranged in the axial direction of the tunnel, installed along the tunnel bore wall and having an H-shaped cross section,
A shotcrete layer formed between the steel supports axially adjacent to the tunnel on the tunnel pit surface;
An anchor member which is provided on the web of the steel support in a projecting manner and which is fixed with the shotcrete forming the shotcrete layer;
Equipped with
The anchor member is buried in the shot concrete layer,
Tunnel support structure.
前記鋼製支保工のウェブに、吹付けコンクリートと定着されるアンカー部材が凸設されている、
鋼製支保工。 A steel support arranged in the axial direction of the tunnel and installed along the tunnel pit wall and having an H-shaped cross section,
An anchor member fixed to the shotcrete is convexly provided on the steel support web.
Steel support.
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